聚酰亞胺類聚合物合成及其在涂層中應(yīng)用研究進(jìn)展

王子青，于順東，吳嘉豪，劉存生，羅旭良，任國興，閔永剛

(1.廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.浙江鵬孚隆科技股份有限公司，浙江 金華 321000)

0 前 言

聚酰亞胺類材料是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-CO-N-CO-)和氮五元雜環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物，是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一。

聚酰亞胺類高分子涂層由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，常常用作熱防護(hù)層、防水耐濕層、耐輻射層等隔離層，在航空航天、電子、機(jī)械制造以及建筑等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用[1]。目前，較為成熟的聚酰亞胺類高分子涂層材料主要分為3 種:聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)。

本文首先闡述了3 種聚酰亞胺材料(PI，PAI，PEI)的發(fā)展歷程、結(jié)構(gòu)和性能，然后解釋了聚酰亞胺材料的合成方法，并在最后通過回顧近些年聚酰亞胺類涂料的文獻(xiàn)研究，詳細(xì)論述了其在涂層中的應(yīng)用。

1 聚酰亞胺類高性能聚合物

1.1 PI 概述

PI 是分子結(jié)構(gòu)中含有酰亞胺基鏈結(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一。Bogert 和Rebshaw 團(tuán)隊在1908 年采用4-氨基鄰苯二甲酸酐的熔融自縮聚首次制備出PI。1955 年，杜邦公司申請了世界上第1 篇有關(guān)PI 在材料應(yīng)用上的專利，開發(fā)出第1 批商業(yè)PI 薄膜，命名為Kapton(圖1)，自此以后PI 便蓬勃發(fā)展起來。

圖1 Kapton 的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure diagram of Kapton

PI 的合成屬于脫水縮合反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)物數(shù)量可分為2 種方法[2]:在聚合過程中形成酰亞胺環(huán)和以含酰亞胺環(huán)的原料進(jìn)行縮聚(圖2)。

圖2 PI 合成方法[2]Fig.2 Diagram of polyimide synthesis method[2]

1.2 PAI 概述

1964 年，美國的Amoco 公司對PI 的加工性進(jìn)行改進(jìn)，首次研究開發(fā)出PAI。耐熱的芳雜亞胺基團(tuán)和柔性的酰胺基團(tuán)有規(guī)則交替排列，為PAI 提供了優(yōu)異的力學(xué)性能、較高的熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性和抗蠕變性。……